Simulazione numerica dello sviluppo della LPO indotta da deformazione in aggregati cristallini di plagioclasio

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L A U R E A N D A

G I U L I A F E D R I Z Z I

R E L AT O R E P R O F. M A N U E L E FA C C E N D A

Simulazione numerica dello sviluppo della LPO indotta da deformazione in aggregati cristallini di plagioclasio

Numerical simulations of strain-induced LPO development in plagioclase crystal aggregates

Tesi di Laurea Triennale in Scienze Geologiche 20 luglio 2016

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Introduzione

• Studio della LPO di cristalli di plagioclasio (An₆₀)

• Dati sperimentali: Heidelbach et al., 2000

Labradorite Deer, Howie, Zussman, 1994

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Introduzione

• Obiettivo:

• Sistemi di slip + Meccanismi di deformazione

• Anisotropia sismica

• Programmi utilizzati:

• D-Rex (Kaminski et al., 2004), per le simulazioni LPO (fortran)

• MTEX (Mainprice et al., 2011), per la visualizzazione dei dati di output, proiezioni stereografiche (MatLab)

Plot con MTEX

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Metodo numerico: D-Rex

Input (1):

• Orientazione iniziale (random)

• Quantità di deformazione γ = 7.5

• Gradiente di velocità (simple shear)

• Minerale e numero di cristalli (1000)

• Attività degli slip systems, per il plagioclasio:

[100] (010) [001] (010) [100] (001) [010] (001)

Il sistema di slip [100](010) di un’olivina

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Metodo numerico: D-Rex

Input (2):

• Ricristallizzazione dinamica

• Grain Boundary Mobility

∗ = − ^∗ −

• Parametro di nucleazione (λ)

= exp − ² ²

• Valore soglia di volume per Grain Boundary Sliding (χ) χ ≡

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Proprietà elastiche

Tensore elastico C_ij (notazione di Voigt) per il singolo cristallo di plagioclasio An₆₀

Media di Hill

!" ## = ^!

$% &

+ _!^()*++

2

Plot con MTEX Da Brown et al., 2016

,_-. =

109.3 53.1 42.1 7.6 1.2 −7.7 53.1 185.5 21.9 −2.9 0.7 −6.8 42.1 21.9 164.1 0.2 2.5 0.7

7.6 −2.9 0.2 22.2 0.2 1.4

1.2 0.7 2.5 0.2 33.1 2.8

−7.7 −6.8 0.7 1.4 2.8 36.8

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Risultati – LPO

γ = 7.5 Mob = 5 χ = 0.99 λ = 1

Heidelbach et al. 2000

Slip system nCRSS

[100] (010) 3

[001] (010) (Non attivo)

[100] (001) 1

[010] (001) 2

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Mob = 5 χ = 0 λ = 1

Mob = 5 χ = 0.90 λ = 1

Mob = 5 χ = 0.99 λ = 1

Risultati – influenza di χ

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Risultati – influenza di Mob

Mob = 0 χ = 0.90 λ = 1

Mob = 50 χ = 0.90 λ = 1

Mob = 150 χ = 0.90 λ = 1

(10)

Risultati – influenza di λ

Mob = 5 χ = 0.90 λ = 0

Mob = 5 χ = 0.90 λ = 50

Mob = 5 χ = 0.90 λ = 100

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Risultati – anisotropia sismica

γ = 7.5, Mob = 5, χ = 0.99, λ = 1

Vp dVs

AVp = 1.5 % AVs = 0.8 %

Slip system nCRSS

[100] (010) 3 [001] (010) (Non attivo) [100] (001) 1 [010] (001) 2

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Conclusioni

Minerale AVp (singolo cristallo) AVs (singolo cristallo)

Miche (Bt) fino a 64 % fino a 115 %

Anfibolo (Hb) 27.1 % 30.7 %

Pirosseno (Aug) 24.3 % 18.0 %

• Anisotropia sismica:

Questa CPO AVp = 1.5 % AVs = 0.8 %

Singolo cristallo AVp = 8.2% ÷12 %

AVs = 14 %

• Dislocation creep poco attivo

• Ricristallizzazione dinamica poco efficiente

• Calibrazione del programma per il Plagioclasio

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Bibliografia (1)

Aleksandrov, K. S. & Ryzhova, T. V. The elastic properties of rock-forming minerals, 1: pyroxenes and amphiboles. Bull. Acad. Sci. USSR Geophys. Ser. 871-875, 1339–1344 (1961).

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